JP6865681B2 - 制御されたサイズおよび形態を有するコロイド状貴金属ナノ粒子の合成 - Google Patents
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貴金属金属ナノ粒子(PGMNP)は、それらの独特な触媒特性、電子的特性および光学的特性のため大きな関心が寄せられている。例えば、白金を基礎とする触媒(白金ナノ粒子(PtNP)を含む)は、自動車排ガス規制、化学産業プロセス、石油産業および低温燃料電池において広く使用されている。U.A.Paulus,T.J.Schmidt,H.A.Gasteiger,R.J.Behm,J.Electroanal.Chem.,134,495(2001);J.W.Yoo,D.J.Hathcock,M.A.El−Sayed,J.Catalysis,214,1−7(2003)およびP.K.Jain,X.Huaung,M.A.Ei−Sayed,Acc.Chem.Res.,41,1578−1586(2008)を参照のこと。制御されたサイズおよび形状を有するPtナノ粒子(PtNP)の合成は、高性能の産業用Pt触媒を開発するための大きな可能性をもたらす。M.Q.Zhao,R.M.Crooks,Adv.Mater.,11,217−220(1999);M.Oishi,N.Miyagawa,T.Sakura,Y.Nagasaki,React.Funct.Polym.67,662−668(2007)およびK.Peng,X.Wang,X.Wu,S.Lee,Nano Lett.,9,3704−3709(2009)を参照のこと。
一つの態様においては、本開示は、1種以上の貴金属金属(PGM)のナノ粒子と、少なくとも1種の極性溶剤を含む分散媒とを含むコロイド状分散液を提供する。そのようなコロイド状分散液は、有利には、その他の成分、例えば少なくとも1種の水溶性ポリマー型懸濁安定化剤および少なくとも1種の有機還元剤を含む。そのようなコロイド状分散液は、ハロゲン化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属および硫黄化合物を本質的に含み得ず、かつ高い安定性を示し得ることが有益である。
本発明の幾つかの例示的な実施形態を記載する前に、本発明は、以下の詳細な説明に示される構成またはプロセスステップの詳細に制限されるものでないことが理解されるべきである。本発明は、その他の実施形態も可能であり、様々な様式で実施または実行することができる。
先に開示されたように、本明細書で提供されるコロイド状分散液は、a)複数の1種以上の貴金属金属ナノ粒子(PGMNP)、b)分散媒、c)安定化剤、およびd)還元剤を含み得る。これらの成分を、ここで以下で詳説することとする。
a)複数のナノ粒子(例えばPt、Pd、それらの合金およびそれらの混合物からなる群から選択される)であって、
Ptおよび/またはPdの約90%以上が、完全に還元された形であり、
Ptおよび/またはPdの濃度が、コロイド状分散液の約2質量%から約5質量%までであり、かつ
該ナノ粒子が、約1nmから約3nmまでの平均粒径を有する、ナノ粒子と、
b)安定化剤(例えばポリビニルピロリドン)と、
c)還元剤(例えばアスコルビン酸)と、
を含み、
ここで、該コロイド状分散液が、ハロゲン化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属および硫黄化合物を本質的に含まず、かつ
4000rpmで10分間にわたって遠心分離した場合に、前記貴金属ナノ粒子が、該コロイド状分散液から分離されない、コロイド状分散液を提供する。
本開示のもう一つの態様においては、前記のPGMNP分散液(例えば、PGMの約90%以上が完全に還元された形であるPGMNPコロイド状分散液)の製造方法が提供される。そのような方法は、一般的に、
a)ハロゲン化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属および硫黄化合物を本質的に含まないPGMNP前駆体、少なくとも1種の水溶性ポリマー型懸濁安定化剤、ならびに溶剤を含む溶液を準備するステップと、
b)該溶液を少なくとも1種の還元剤と混合することで、PGMの少なくとも約90%を完全に還元された金属へと変換するステップと、
を含む。
a)ハロゲン化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属および硫黄化合物を本質的に含まないPGM前駆体の溶液(例えば水溶液)であって、該PGMが、Pt、Pdならびにそれらの合金およびそれらの組合せ物からなる群から選択される溶液を、少なくとも1種の水溶性ポリマー型懸濁安定化剤の存在下で準備するステップと、
b)少なくとも1種の還元剤を該溶液と混合して、PGM前駆体の少なくとも約90%を完全に還元された金属形へと変換するステップと、
を含む。
a)モノエタノールアミンPt(IV)六水酸化物の溶液(例えば水溶液)をポリビニルピロリドンの存在下で準備するステップと、
b)該溶液とアスコルビン酸とを(例えば約55℃以上から90℃以下までの反応温度で)PGMの少なくとも約90%を完全に還元された金属へと変換するのに十分な期間にわたって混合するステップと、
を含む。
a)ハロゲン化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属および硫黄化合物を本質的に含まない白金前駆体の溶液(例えば水溶液)を、少なくとも1種の水溶性ポリマー型懸濁安定化剤の存在下で準備するステップと、
b)該溶液とエチレングリコールとを(例えば約55℃以上から110℃以下までの反応温度で)白金の少なくとも約90%を完全に還元された金属へと変換するための期間にわたって混合するステップと、
を含む、製造方法である。
a)ハロゲン化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属および硫黄化合物を本質的に含まない白金前駆体の溶液(例えば水溶液)を、ポリビニルピロリドンの存在下で準備するステップと、
b)該溶液およびエチレングリコールを(例えば約55℃以上から110℃以下までの反応温度で)白金の少なくとも約90%を完全に還元された金属へと変換するための期間にわたって混合するステップと、
c)得られた混合物を(例えば約100℃から約200℃までの温度で)加熱するステップと、
を含む、製造方法である。
2質量%〜5質量%のPGM含有量を有する塩化物およびナトリウムを含まないコロイド状PGMナノ粒子の合成
以下の分散液のそれぞれは、以下に記載されるように製造し、そしてTEMによって分析した。分析のために、TEM試料を、まずコロイド状Ptを蒸留水で希釈して、淡褐色の溶液とすることによって調製した。この溶液1滴を、穴開カーボンコートCuグリッドに適用し、そして60℃で乾燥させた。LaB6フィラメントを備えた日本電子株式会社製の200kV透過型電子顕微鏡を使用して、2K×2KのCCDカメラを用いてディジタル画像を収集した。
100gの2%Ptコロイド状溶液を合成するための方法において、40gのPVP溶液(0.02M)および15.86gのモノエタノールアミンPt(IV)六水酸化物(Pt−A)溶液(12.61質量%のPt)ならびに13.39gのH2Oを、約30分間にわたって混合し、次いで30.75gのアスコルビン酸溶液(1M)をその混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。得られた混合物を、テフロンライニングされたオートクレーブ中に移し、そして撹拌せずに重力対流炉中で85℃で12時間にわたって加熱した。この時間後に、その反応器を室温に冷やし、そして生成物を該反応器から取り出す。得られたPtナノ粒子は、狭いPtサイズ分布(1nm〜2nm)を示し、87%の完全に還元されたPtという収率を有した。得られたコロイド状ナノ粒子分散液を、4000rpmで10分間にわたって遠心分離し、その時間後に沈殿物は観察されず、それは、このコロイド状Ptナノ粒子分散液が、沈殿することなく6ヶ月より長きにわたって貯蔵安定(貯蔵可能)であることを指摘している。実施例1で製造された、安定化剤としてのPVPおよび反応物としてのアスコルビン酸を使用して製造されたPtナノ粒子のTEM画像についての図1を参照のこと。
実施例2は、実施例1と同様であるが、但し、反応温度は、50℃であるものとし、それによって、1nm〜3nmの狭い粒度分布のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
実施例3は、実施例1と同様であるが、但し、反応温度は、120℃であるものとし、それによって、1nm〜4nmの狭い粒度分布のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
実施例4は、実施例1と同様であるが、但し、PVP/Ptの比は、1/1であるものとし、それによって、1nm〜5nmの狭い粒度分布のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
実施例5は、実施例1と同様であるが、但し、PVP/Ptの比は、2/1であるものとし、それによって、1nm〜5nmの狭い粒度分布のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
実施例6は、実施例1と同様であるが、但し、PVP/Ptの比は、8/1であるものとし、それによって、1nm〜4nmの狭い粒度分布のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
実施例7は、実施例1と同様であるが、但し、PVP/Ptの比は、12/1であるものとし、それによって、1nm〜4nmの狭い粒度分布のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
PVP溶液(0.02Mの溶液5g)、3.97gのPt−A溶液(12.61質量%のPt)および69.95gのH2Oを、約30分間にわたって混合し、次いで7.69gのアスコルビン酸溶液(1M)をその混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。得られた混合物を、テフロンライニングされたオートクレーブ中に移し、そして撹拌せずに重力対流炉中で85℃で12時間にわたって加熱した。この時間後に、その反応器を室温に冷やし、次いで生成物を該反応器から取り出す。安定なコロイド状の0.5%Ptナノ粒子溶液が、1nm〜3nmの狭い粒度分布で得られる。
PVP溶液(0.02Mの溶液40g)、31.72gのPt−A溶液(12.61質量%のPt)および12.90gのH2Oを、約30分間にわたって混合し、次いで15.38gのアスコルビン酸溶液(1M)をその混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。得られた混合物を、テフロンライニングされたオートクレーブ中に移し、そして撹拌せずに重力対流炉中で85℃で12時間にわたって加熱した。反応が完了した後に、その反応器を室温に冷やし、次いで生成物を該反応器から取り出す。安定なコロイド状の4%Ptナノ粒子分散液が、1nm〜4nmの狭い粒度分布で得られる。
PVP溶液(0.04Mの溶液28g)、44.41gのPt−A溶液(12.61質量%のPt)および6.06gのH2Oを、約30分間にわたって混合し、次いで21.53gのアスコルビン酸溶液(1M)をその混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。得られた混合物を、テフロンライニングされたオートクレーブ中に移し、そして撹拌せずに重力対流炉中で85℃で12時間にわたって加熱した。反応が完了した後に、その反応器を室温に冷やし、次いで生成物を該反応器から取り出す。安定なコロイド状の5.6%Ptナノ粒子分散液が、1nm〜4nmの狭い粒度分布で得られる。
PVP溶液(0.02MのPVP溶液40g)、15.86gのPt−A溶液(12.61質量%のPt)および13.39gのH2Oを、約30分間にわたって混合し、次いで30.75gのグルコース溶液を前記混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。得られた混合物を、テフロンライニングされたオートクレーブ中に移し、そして撹拌せずに重力対流炉中で125℃で12時間にわたって加熱した。この時間後に、その反応器を室温に冷やし、次いで生成物を該反応器から取り出す。安定なコロイド状のPtナノ粒子が、1nm〜3nmの狭い粒度分布で得られる。この実施例11に従って製造された、安定化剤としてのPVPおよび還元剤としてのグルコースを使用して製造されたPtナノ粒子のTEM画像を提供する図2を参照のこと。
PVP溶液(0.02MのPVP溶液40g)、15.86gのPt−A溶液(12.61質量%のPt)および13.39gのH2Oを、約30分間にわたって混合し、次いで30.75gのテトラエチレングリコール溶液を前記混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。得られた混合物を、テフロンライニングされたオートクレーブ中に移し、そして撹拌せずに重力対流炉中で125℃で12時間にわたって加熱した。この時間後に、その反応器を室温に冷やし、次いで生成物を該反応器から取り出す。安定なコロイド状のPtナノ粒子が、1nm〜3nmの狭い粒度分布で得られる。この実施例12に従って製造された、安定化剤としてのPVPおよび還元剤としてのテトラエチレングリコールを使用して製造されたPtナノ粒子のTEM画像を提供する図3を参照のこと。
PVP溶液(0.02Mの溶液40g)、15.86gのPt−A溶液(12.61質量%のPt)および13.39gのH2Oを、約30分間にわたって混合し、次いで30.75gのエタノールを前記混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。得られた混合物を、テフロンライニングされたオートクレーブ中に移し、そして撹拌せずに重力対流炉中で120℃で12時間にわたって加熱した。反応が完了した後に、その反応器を室温に冷やし、次いで生成物を該反応器から取り出す。安定なコロイド状のPtナノ粒子が、1nm〜8nmの粒度分布で得られる。この実施例13に従って製造された、安定化剤としてのPVPおよび還元剤としてのエタノールを使用して製造されたPtナノ粒子のTEM画像を提供する図4を参照のこと。
PVP溶液(0.02Mの溶液40g)および10.49gの硝酸白金(II)(Pt−N)溶液(19.06質量%のPt)ならびに13.39gのH2Oを、約30分間にわたって混合し、次いで30.75gのアスコルビン酸溶液(1M)を前記混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。得られた混合物を、テフロンライニングされたオートクレーブ中に移し、そして撹拌せずに重力対流炉中で90℃で12時間にわたって加熱した。反応が完了した後に、その反応器を室温に冷やし、次いで生成物を該反応器から取り出す。得られたPtナノ粒子の粒度分布は、1nm〜5nmの範囲である。この実施例14に従って製造された、前駆体としてPt−Nを使用して製造されたPtナノ粒子のTEM画像を提供する図5を参照のこと。
100gの2%Ptコロイド状溶液を合成するために、PVP溶液(0.02Mの溶液40g)および15.86gのモノエタノールアミンPt(IV)六水酸化物(Pt−A)溶液(12.61質量%のPt)ならびに13.39gのH2Oを、還流回分式反応器中で約30分間にわたって混合し、次いで30.75gのアスコルビン酸溶液(1M)を前記混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。その混合物を、撹拌せずに85℃で12時間にわたって加熱する。この時間後に、その反応器を室温に冷やし、次いで生成物を該反応器から取り出す。得られたPtナノ粒子は、狭いPtサイズ分布(1nm〜3nm)を示し、88%の収率を有した。得られたコロイド状ナノ粒子分散液を、4000rpmで10分間にわたって遠心分離する。沈殿は観察されない。この実施例15に従って回分式反応器中で製造されたPtナノ粒子のTEM画像を提供する図6を参照のこと。
100gの2%Ptコロイド状分散液を合成するために、40gのPVP溶液(0.02M)および15.86gのモノエタノールアミンPt(IV)六水酸化物(Pt−A)溶液(12.61質量%のPt)ならびに13.39gのH2Oを、約30分間にわたって混合し、次いで30.75gのアスコルビン酸溶液(1M)を前記混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。得られた混合物を、テフロンライニングされたオートクレーブに移す。そのオートクレーブを、室温から90℃へと約0.5℃/分の昇温速度で加熱し、次いで90℃で10時間にわたって維持する。撹拌速度を50rpmに定める。この時間後に、その反応器を室温に冷やし、排気バルブを開くことによって、チャンバー中の圧力を全て解放する。次いで、その生成物をオートクレーブから取り出す。得られたPtナノ粒子の粒度分布は、1nm〜3nmの範囲である。
2%のPtコロイド状溶液の15kgバッチを、実施例16と同じ手順と、同じ比率のPVP/アスコルビン酸/Ptを使用して製造する。反応器温度を、100℃で4時間にわたり制御する。得られたPtナノ粒子は、狭いPtサイズ分布(1nm〜3nm)を示し、94%の収率を有した。得られたコロイド状ナノ粒子分散液を、周囲温度で4000rpmで10分間にわたって遠心分離する。沈殿は観察されない(6ヶ月より長い貯蔵寿命をシミュレートしている)。この実施例17に従って製造されたPtナノ粒子のTEM画像を提供する図7を参照のこと。
100gの2%PtコロイドのPtナノ粒子分散液を合成するための方法において、20.00gのPVP溶液(2M)および12.03gのPt−A溶液(12.61質量%のPt)ならびに42.97gのH2Oを、約30分間にわたって混合し、次いで25.00gのエチレングリコールを前記混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。引き続き、最終混合物を、テフロンライニングされた静的オートクレーブ中に移し、そして重力対流炉中で125℃で約5時間にわたって加熱した。その時間後に、そのオートクレーブを室温に冷やし、そして生成物を該オートクレーブから取り出す。約5nmの単分散性のPtナノ粒子が得られる。Ptナノ粒子の収率は、99%ほどの高さとなり得る。還元剤としてのエチレングリコールを使用して製造された単分散性のPtナノ粒子のTEM画像を提供する図8を参照のこと。
実施例19は、実施例18と同様であるが、但し、Pt−Nを前駆体として使用するものとし、それによって、1nm〜5nmの粒度分布のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状溶液が得られる。
実施例20は、実施例18と同様であるが、但し、還元剤としてメソエリトリトールを使用するものとし、それによって、2nm〜4nmの狭い粒度分布のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
実施例21は、実施例18と同様であるが、但し、還元剤としてキシリトールを使用するものとし、それによって、2nm〜4nmの単分散性のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
実施例22は、実施例18と同様であるが、但し、還元剤としてソルビトールを使用するものとし、それによって、2nm〜4nmの単分散性のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
実施例23は、実施例18と同様であるが、但し、還元剤としてグリセロールを使用するものとし、それによって、2nm〜4nmの狭い粒度分布のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
実施例24は、実施例18と同様であるが、但し、還元剤としてスクロースを使用するものとし、それによって、2nm〜4nmの単分散性のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
実施例25は、実施例18と同様であるが、但し、還元剤としてマルチトールを使用するものとし、それによって、2nm〜4nmの狭い粒度分布のPtナノ粒子を有する安定なコロイド状分散液が得られる。
100gの2%Pdコロイド状溶液をPVP/Pd(質量/質量)=4/1およびアスコルビン酸/Pd(モル/モル)=1.55/1で合成するための方法において、26.8gのPVP溶液(0.03M)および8.8gの硝酸パラジウム溶液(22.77質量%のPd)および35.2gのH2Oを、室温で約30分間にわたって混合し、次いで29.2gのアスコルビン酸溶液(1M)を前記混合物へと約25分間にわたり撹拌しながら添加する。最終混合物を、還流回分式反応器中に移し、そして撹拌しながら55℃で2時間にわたって加熱した。この時間後に、その反応器を室温に冷やし、次いで生成物を該反応器から取り出す。得られたPdナノ粒子は、狭いPdサイズ分布(3nm〜6nm)を示し、高い収率(>98%)を有した。このコロイド状Pd溶液は、沈殿することなく、1ヶ月より長きにわたって安定であり得る。この実施例26に従って、安定化剤としてのPVPおよび還元剤としてのアスコルビン酸を使用して製造されたPdナノ粒子のTEM画像を提供する図9を参照のこと。
100gの1%Rhコロイド状溶液をPVP/Rh(質量/質量)=4/1およびグルコース/Rh(モル/モル)=5/1で合成するための方法において、100gのPVP溶液(0.01M)および10.1gの硝酸ロジウム溶液(9.92質量%のRh)を、約30分間にわたって混合し、次いで50gのグルコース溶液(18.7%)を前記混合物へと撹拌しながら添加し、そして約25分間にわたり混合する。最終混合物を、テフロンライニングされたオートクレーブ中に移し、そして重力対流炉中で120℃で5時間にわたって加熱した。この時間後に、そのオートクレーブを室温に冷やし、次いで生成物を該オートクレーブから取り出す。得られたRhナノ粒子は、狭いサイズ分布(1nm〜2nm)を示し、収率>50%を有した。このコロイド状Rhナノ粒子分散液は、沈殿することなく、6ヶ月より長きにわたって安定であり得る。安定化剤としてのPVPおよび還元剤としてのグルコースを使用して製造されたRhナノ粒子のTEM画像を提供する図10を参照のこと。
実施例8の材料を、アルミナ担体に適用し、該材料がその担体を効果的に被覆する能力について評価する。実施例8の材料の粒度分布は、図11に示されている。触媒としての貴金属金属の使用は、一般的に、可能な最大数の触媒活性部位を提供する目的で、担体上に多量のPGMを必要とする。試験データ(図12を参照)は、従来のPt前駆体(Pt−A)と比べて、本明細書に開示されるコロイド状Ptナノ粒子(実施例8に従って製造されたナノ粒子を使用して例示される)が、過酷なエージング条件(すなわち750℃/4時間/空気中の蒸気)にさらした後に試験して、アルミナ担体上により高いPt分散を達成することを示している。該データは、アルミナ上での原子Ptの分散(コロイド状PtNPによって製造された2%Pt/アルミナ触媒のエージング後)が、従来のPt前駆体で製造された2%Pt/アルミナ触媒のそれよりも37%だけ高いことを指摘している。Pt分散測定は、拡散反射フーリエ変換分光分析計(DRIFTS)で実施される。DRIFTS測定においては、試験されるべき材料は、粉末へと粉砕され、次いでIR試料セル中に導入される。CO化学吸着の前に、試料を、7%H2/Arガス流下で400℃で1時間にわたって加熱し、次いで30℃に冷却する。約10分間にわたって純粋なArでパージした後に、1%のCO/Arガスを導入した。吸着されたCOのDRIFTスペクトルを、Digilab社製のFTS−7000型のFT−IR分光光度計に、Spectra−Tec社製の高温・高圧拡散反射アタッチメントとMCD検出器を備えたものにおいて、平衡に達するまで収集する。
Claims (41)
- 自動車排気触媒のための材料として使用されるコロイド状分散液であって、
a)Pt、Pd、Ag、Ru、Rh、Ir、Os、それらの合金およびそれらの混合物からなる群から選択される複数の貴金属金属ナノ粒子であって、該貴金属金属の90%以上が完全に還元された形である貴金属金属ナノ粒子と、
b)極性溶剤を含む分散媒と、
c)水溶性ポリマー型懸濁安定化剤と、
d)還元剤と、
を含み、ナノ粒子濃度が、コロイド状分散液の全質量の少なくとも2質量%であり、ここで、該ナノ粒子が、1nm〜8nmの平均粒径を有し、かつ該ナノ粒子の少なくとも95%が、この範囲内の粒径を有し、
更に、該コロイド状分散液が、ハロゲン化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属および硫黄化合物を本質的に含まない、コロイド状分散液。 - 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、貴金属金属ナノ粒子は、Pt、Pd、それらの合金およびそれらの組合せ物からなる群から選択される、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、水溶性ポリマー型懸濁安定化剤は、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドンを含むコポリマー、脂肪酸置換または非置換のポリオキシエチレン、およびそれらの組合せ物からなる群から選択される、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、水溶性ポリマー型懸濁安定化剤は、ポリビニルピロリドンである、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、還元剤は、水素、ヒドラジン、ヒドロキシエチルヒドラジン、ギ酸ヒドラジド、尿素、ホルムアルデヒド、ギ酸、アスコルビン酸、クエン酸、グルコース、スクロース、キシリトール、メソエリトリトール、ソルビトール、グリセロール、マルチトール、シュウ酸、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチルプロパン−1−オール、アリルアルコール、ジアセトンアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、タンニン酸、没食子酸(garlic acid)およびそれらの組合せ物からなる群から選択される、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、還元剤は、アスコルビン酸、グルコース、テトラエチレングリコール、エタノール、エチレングリコール、メソエリトリトール、キシリトール、ソルビトール、グリセロール、スクロース、マルチトールおよびそれらの組合せ物からなる群から選択される、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、還元剤は、アスコルビン酸である、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、極性溶剤は、水、アルコール類、ジメチルホルムアミドおよびそれらの組合せ物からなる群から選択される、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、極性溶剤は、水、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール、ヘキサノール、オクタノール、グリセロール、グリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ブタンジオール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタジオール、1,2−ヘキサジオールおよびそれらの組合せ物からなる群から選択される、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、極性溶剤は、水である、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、ナノ粒子は、1nm〜5nmの平均粒径を有し、かつ該ナノ粒子の少なくとも95%は、この範囲内の粒径を有する、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、ナノ粒子は、1nm〜4nmの平均粒径を有し、かつ該ナノ粒子の少なくとも95%は、この範囲内の粒径を有する、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、ナノ粒子は、1nm〜3nmの平均粒径を有し、かつ該ナノ粒子の少なくとも95%は、この範囲内の粒径を有する、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、ナノ粒子は、2nm〜4nmの平均粒径を有し、かつ該ナノ粒子の少なくとも95%は、この範囲内の粒径を有する、コロイド状分散液。
- 請求項1に記載のコロイド状分散液であって、ナノ粒子は、3nm〜6nmの平均粒径を有し、かつ該ナノ粒子の少なくとも95%は、この範囲内の粒径を有する、コロイド状分散液。
- 請求項1から15までのいずれか1項に記載のコロイド状分散液であって、ナノ粒子の少なくとも95%は、平均粒径の50パーセント以内の粒径を有する、コロイド状分散液。
- 請求項1から15までのいずれか1項に記載のコロイド状分散液であって、ナノ粒子濃度は、コロイド状分散液の全質量の2質量%〜80質量%である、コロイド状分散液。
- 請求項1から15までのいずれか1項に記載のコロイド状分散液であって、ナノ粒子濃度は、コロイド状分散液の全質量の2質量%〜10質量%である、コロイド状分散液。
- 請求項1から15までのいずれか1項に記載のコロイド状分散液であって、該分散液は、15℃〜25℃の周囲温度で少なくとも6ヶ月間にわたって貯蔵安定である、コロイド状分散液。
- 請求項1から15までのいずれか1項に記載のコロイド状分散液であって、該分散液が、周囲温度で4000rpmにおいて10分間にわたって遠心分離されたときに、ナノ粒子は、該コロイド状分散液から分離されない、コロイド状分散液。
- 貴金属金属の少なくとも90%が完全に還元された形である貴金属金属ナノ粒子コロイド状分散液の製造方法において、
a)Pt、Pd、Ag、Ru、Rh、Ir、Osおよびそれらの合金の塩から選択される、ハロゲン化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属および硫黄化合物を本質的に含まない貴金属金属前駆体の溶液を、分散媒および水溶性ポリマー型懸濁安定化剤の存在下で調製するステップと、
b)該溶液を還元剤と混合して、ナノ粒子濃度が、該コロイド状分散液の全質量の少なくとも2質量%であり、かつ該コロイド状分散液中の貴金属金属の少なくとも90%が、完全に還元された形である貴金属金属ナノ粒子コロイド状分散液を得るステップと、
を含む、方法。 - 請求項21に記載の方法であって、貴金属金属前駆体は、Pt、Pdまたはそれらの合金の塩である、方法。
- 請求項21に記載の方法であって、貴金属金属前駆体は、アルカノールアミン塩、ヒドロキシ塩、硝酸塩、カルボン酸塩、アンモニウム塩および酸化物からなる群から選択される、方法。
- 請求項21に記載の方法であって、貴金属金属前駆体は、モノエタノールアミンPt(IV)六水酸化物、ヘキサヒドロキシ白金酸二水素、Pd(OH)2、Ir(OH)4、硝酸ロジウム、硝酸白金、クエン酸白金、硝酸パラジウム(II)、クエン酸パラジウム(II)、およびPd(II)アンモニアヒドロキシド錯体からなる群から選択される、方法。
- 請求項21に記載の方法であって、貴金属金属前駆体は、モノエタノールアミンPt(IV)六水酸化物である、方法。
- 請求項21に記載の方法であって、水溶性ポリマー型懸濁安定化剤は、ポリビニルピロリドンである、方法。
- 請求項21に記載の方法であって、還元剤は、アスコルビン酸である、方法。
- 請求項21に記載の方法であって、極性溶剤は、水である、方法。
- 請求項21に記載の方法であって、該方法は、室温で行われる、方法。
- 請求項21に記載の方法であって、該方法は、溶液および還元剤の混合物を加熱するステップを更に含む、方法。
- 請求項21に記載の方法であって、該方法は、ナノ粒子コロイド状分散液を加熱するステップを更に含む、方法。
- 請求項30または31に記載の方法であって、加熱は、少なくとも55℃の温度である、方法。
- 請求項30または31に記載の方法であって、加熱は、55℃〜200℃の温度である、方法。
- 請求項30または31に記載の方法であって、加熱は、少なくとも100℃の温度である、方法。
- 請求項30または31に記載の方法であって、加熱は、水熱処理を含む、方法。
- 請求項21から31までのいずれか1項に記載の方法であって、ナノ粒子分散液を固体担持材料に適用するステップを更に含む、方法。
- 請求項36に記載の方法であって、固体担持材料は、シリカ、アルミナ、シリカ/アルミナ、チタニア、ジルコニア、CeO2、希土類酸化物、ゼオライト、クレイ材料、カーボンおよびそれらの組合せ物からなる群から選択される、方法。
- 白金ナノ粒子分散液の製造のための、請求項21に記載の方法において、
ステップa)は、ハロゲン化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属および硫黄化合物を本質的に含まない、分散媒中の白金前駆体の溶液を、水溶性ポリマー型懸濁安定化剤の存在下で調製するステップを含み、かつ
ステップb)は、該溶液を還元剤としてのエチレングリコールと混合して、白金ナノ粒子濃度が該コロイド状分散液の全質量の少なくとも2質量%であり、かつ該コロイド状分散液中の白金の少なくとも90%が完全に還元された形であり、かつ白金ナノ粒子が1nm〜6nmの平均粒径を有し、
該ナノ粒子の少なくとも95%がこの範囲内の粒径を有する白金ナノ粒子コロイド状分散液を得るステップを含む、方法。 - 請求項38に記載の方法であって、水溶性ポリマー型懸濁安定化剤は、ポリビニルピロリドンである、方法。
- 請求項38に記載の方法であって、白金ナノ粒子は、5nmの平均粒径を有する、方法。
- 請求項38から40までのいずれか1項に記載の方法であって、白金ナノ粒子の少なくとも95%は、平均粒径の50パーセント以内の粒径を有する、方法。
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